Сброс – разлом со смещением преимущественно в вертикальной плоскости, по которому блок горных пород опущен по сравнению с соседними участками.
Взброс - разлом, по которому блок горных пород поднят по сравнению с соседними участками, а поверхность разрыва (сместитель) наклонена в сторону приподнятого блока.
Сдвиг – разлом с перемещением блоков друг относительно друга в горизонтальном направлении (вдоль более или менее крутой поверхности сместителя). Чаще всего он образуются по сколовым трещинам в условиях сжатия.
Надвиг – разрывное нарушение, возникающее в условиях горизонтального сжатия, с относительно пологим (менее 600) наклоном плоскости сместителя, по которому горные породы надвинуты на нижележащие слои. Очень пологие надвиги с большой амплитудой горизонтального перемещения (десятки – сотни км) называются тектоническими покровами или шарьяжами.
Рáздвиг – вид разрывных тектонических нарушений земной коры, возникший в обстановке ее растяжения и выраженный в отодвигании одного блоков от других. Возникшая зияющая трещина заполняется продуктами дробления пород раздвигаемых блоков, а при большой ширине - осадками и (или) продуктами вулканических извержений. Крупные раздвиги, шириной в десятки, длиной в сотни и более километров, называют рифтами. Раздвиги нередко комбинируется со смещением пород параллельно разрыву, например со сбросами.
Поддвиг - разрывное нарушение, возникающее в условиях горизонтального сжатия, по которому океаническая литосферная плита погружается под континентальную или под другую океаническую плиту. Поверхность поддвига приблизительно совпадает с зоной концентрации глубокофокусных землетрясений.
Разрывные нарушения могут встречаться поодиночке, а могут образовывать сложные системы – многоступенчатые сбросы, грабены, горсты (рис.)
Рис.Сочетание разрывных нарушений: 1 – ступенчатые сбросы; 2 – грабен; 3 – горст: 4 – грабены и горсты в сложном грабене
Грабен - участок земной коры, ограниченный разломами и опущенный относительно соседних участков. Горст - участок земной коры, ограниченный разломами и приподнятый относительно соседних участков. Вертикальная амплитуда в горстах и грабенах достигает нескольких тысяч метров.
Складчатые и разрывные структуры земной коры в современном рельефе могут быть никак не выражены («погребенные» структуры), или представлять собой так называемые морфоструктуры – иметь прямое (например, синклиналь - впадина на рис., горст – возвышенность на рис.) или обратное отражение, например, из-за различной прочности горных пород (антиклиналь - впадина на рис., грабен – возвышенность на рис.)
Рис.. Инверсия (обращение) рельефа. Грабен выражен в рельефе в виде возвышенности.
Самые крупные структуры континентов (земной коры континентального типа) – это платформы и подвижные пояса (эпиплатформенные и складчатые орогены и рифты).
Платформы (континентальные платформы) – крупные (несколько тысяч км в поперечнике) устойчивые участки земной коры континентального типа с относительно медленными, слабодифференцированными и малоамплитудными колебательными тектоническими движениями.
В вертикальном разрезе платформы имеют двухъярусное строение: нижний ярус (фундамент платформы) образуют смятые в складки метаморфические породы, с интрузиями магматических пород. Верхний ярус (осадочный чехол) сложен горизонтально- и пологозалегающими осадочными отложениями. Собственно платформами (древними) называют платформы, у которых фундамент образовался в архее и протерозое (Восточно-Европейская, Сибирская, Африкано-Аравийская, Индийская, Антарктическая, Северо- и Южноамериканская и др.). Они занимают около 40% площади континентов. Земная кора в пределах платформ имеет мощность 30-40 км, из которых до 5 км (реже 10-15 и более км) приходится на осадочный чехол. Астеносфера залегает на глубинах 250-400 км и отличается повышенной по сравнению с подвижными поясами вязкостью.
Небольшие скорости вертикальных тектонических движений, определяют равнинный рельеф, а преобладание слабых поднятий над опусканиями – преобладание в осадочном чехле мелководно-морских и континентальных отложений небольшой мощности. Для платформ характерна слабая сейсмичность, отсутствие магматизма или специфический его характер – обширные базальтовые покровы или кимберлитовые трубки, нередко алмазоносные.
Выделяют также так называемые молодые платформы, фундамент которых сформировался в основном в фанерозое. Молодые платформы занимают около 5% площади континентов. Они «наращивают» древние платформы, примыкая к ним или вообще соединяя две древние платформы в единый массив, располагаясь между ними (Западно-Сибирская молодая платформа между древними Восточно-Европейской и Сибирской). Рельеф молодых платформ аналогичен древним платформ. Фундамент их сложен менее (чем у древних) метаморфизованными породами. Породы фундамента отличается от осадочного чехла не столько метаморфизмом, сколько высокой дислоцированностью.
Выходы фундамента на поверхность называют щитом, а часть платформы с осадочным чехлом – плитой. Это основные структуры платформ. Для щитов в истории Земли характерна тенденция к тектоническому поднятию, а для плит – к опусканию. На Восточно-Европейской платформе четко обособлены два щита – Балтийский (на севере) и Украинский (на юге), а большая часть Европейской России расположена на Русской плите. Обширныепологиевпадины на плитах и щитах – синеклизы. Мощность осадочного чехла в центре, например Московской синеклизы, достигает 2 км, а в Прикаспийской – более 15 км. Крупные поднятия фундамента внутри плит с сокращенной мощностью осадочного чехла (сотни метров) называют антеклизами.
Выходы на поверхность фундамента молодых платформ щитами не называют. Их выделяют под названием «подвижные орогенные пояса» (эпиплатформенные или складчатые).
Подвижные орогенные (горные) пояса. Различают два типа– эпиплатформенные орогенные и складчатые, которые до недавнего времени называли эпигеосинклинальными орогенными. Слово «ороген» – означает горное сооружение, а приставка «эпи-» - в данном случае, имеет значение «после».
Эпиплатформенный орогенный пояс – это горы, возникшие на месте платформы («возрожденные горы»). В целом это сводово-глыбовые постройки, состоящие из системы блоков (тектонических глыб) поднятых на различную высоту по разломам, образующих различные сочетания горстов и грабенов.
Кора эпиплатформенных орогенов относится к континентальному типу и обычно имеет мощность 50-60 км. Сейсмичность, как правило, высокая. Магматизм проявляется лишь в виде базальтовых излияний,иногда отсутствует. Современных эпиплатформенные орогены возникают в условиях сжатия. Они могут непосредственно примыкать к складчатым поясам (Алтай, Тянь-Шань, Гиндукуш, Памир, Прибайкалье, Забайкалье, Горный Крым), располагаться на окраинах континентов (Скандинавские горы), а также внутри платформенных областей (Урал). Эпиплатформенные горы в популярной литературе часто называют древними, противопоставляя их молодым – складчатым горам. Кавказ, например – молодые горы, а Урал – старые. Но в современном виде они возникли одновременно, в конце палеогенового периода.
Складчатые орогенные пояса изначально представляли собой крупный (длина –n•1000км, ширина – n•100км) прогиб земной коры, образовавшийся в условиях тектонического растяжения. Такие прогибы в геологии более 100 лет (со второй половины 19 века) называли геосинклиналями. Современная аналог такой структуры - западная окраина Тихого океана, в переходной зоне от Тихого океана к континентам Азии и Австралии. В прогибе накапливались (одновременно с тектоническим опусканием) мощные (n•10км) толщи осадочных отложений, происходили подводные вулканические извержения. На определенном этапе в эти слои внедряются гранитные интрузии, происходит инверсия прогиба (опускание земной коры сменяется поднятием), в результате чего на месте прогиба формируется горное сооружение. Накопившиеся ранее в прогибе породы при этом сминаются в складки. Горо- и складкообразование сопровождаются, как правило, наземным вулканизмом. Возникшее горное сооружение и представляет собой складчатый подвижный пояс (который еще сравнительно недавно именовали эпигесинклинальный орогенный пояс – т.е. послегеосинклинальное горное сооружение). Современным складчатым поясом на этапе горообразования является область Средиземноморья (Альпы, Карпаты, Кавказ).
В дальнейшем темп поднятия падает и становится медленнее скорости деструктивных экзогенных процессов. Горно-складчатое сооружение разрушается, и ороген превращается в пенепленизированную равнину, образующую фундамент молодых платформ, примыкающих, как правило, к древним. То есть, происходит наращивание (расширение) структуры, ранее испытавшей консолидацию и тектоническую стабилизацию. При определенных условиях, например, при активизации тектонических процессов на смежных территориях, и на месте «успокоившегося» участка могут вновь возникнуть горы. Но теперь это будет связано не с процессами складкообразования, а с движениями по тектоническим разломам – возникнет эпиплатформенный орогенных пояс.
Складчатые пояса состоят из синклинориев и антиклинориев, те и другие из более мелких структур – антиклинальных и синклинальных складок. Обычны здесь и разрывные нарушения – взбросы, надвиги, сдвиги.
Синклинорий (от греч. synrlínõ – наклоняюсь и όros-гора)– крупная сложная тектоническая структура в горных областях в целом вогнутой формы, состоит из чередующихся синклинальных и антиклинальных складок. Для синклинориев характерны большие мощности вулканогенных и осадочных толщ, накапливавшихся без длительных перерывов. Это были участки стабильного опускания и на стадии прогиба; такую же вогнутую (отрицательную) форму они имеют и структуре горного сооружения.
Антиклинорий – крупная сложная тектоническая структура в горных областях в целом выпуклой формы (поднятие земной коры). Антиклинории расположены между синклинориями, границы с которыми часто являются зонами тектонических разломов. Для них и на стадии формирования прогиба характерны положительные движения, что приводило к накоплению отложений меньшей мощности, распространению грубообломочных (более мелководных) пород. Антиклинории, как и синклинории, состоят из большого числа чередующихся антиклиналей и синклиналей разных размеров
Континентальные рифты - это линейновытянутые системы опусканий земной коры ограниченные разломами, с повышенной магматической и сейсмической активностью. Протяженность континентальных рифтов - сотни и тысячи километров при ширине от первых километров до десятков и сотен километров. Они возникают в результате растяжения литосферы. Современные рифты сформировались в новейший тектонический этап (неоген-четвертичное время). Образование рифтов также можно отнести к процессам тектонической активизации платформ – это эпиплатформенные структуры. Центральное положение в них обычно занимает дно рифтовой долины – ровная уплощенная поверхность, шириной 40-50 км, ограниченная сбросами, нередко образующими ступенчатые системы. Такая долина иногда протягивается вдоль сводового поднятия земной коры, но может формироваться и без него. В рифтовой долине развиты осадочные континентальные (реже морские) отложения и магматические комплексы основного, в меньшей степени кислого состава, общей мощностью 7-10 км; по краям рифтов - лавовые покровы. Нередко рифты осложнены продольными или диагональными приподнятыми блоками — горстами. Наиболее известными представителями этих структур являются Восточно-Африканская рифтовая система, Байкальский и Рейнский рифты. Древними аналогами рифтов в фундаменте платформ являются авлакогены.
Такая характеристика структур земной коры континентального типа приведена с точки зрения классической геотектоники. Их образование обусловлено процессами, происходящими в мантии при преобладанием вертикальных тектонических движений без сколько-нибудь существенного растяжения и сжатия, земной коры.
Литосферные плиты.
На рубеже 60-70 годов двадцатого века в геологии возродились идеи мобилизма нсамого начала века, допускавшие крупные горизонтальные перемещения, в т.ч. и континентальных масс. Эта концепция получили название тектоники литосферных плит или новой глобальной тектоники.
Основные положения тектоники литосферных плит выглядят следующим образом:
1. Литосфера Земли (земная кора вместе с твердой верхней мантией, лежащей над астеносферой) состоит из нескольких крупных жестких блоков – литосферных плит. Плиты в своих центральных частях лишены сейсмичности, тектонически стабильны. В большинство из них из них включены ("впаяны") материки.
2. Литосферные плиты перемещаются по поверхности размягченной более пластичной астеносферы. Наиболее крупные плиты - это Тихоокеанская, Евразиатская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Антарктическая, Индо-Австралийская.
3. Литосферные плиты разделены протяженными сравнительно узкими границами – зонами глубинных разломов, уходящих своими корнями в астеносферу. Для них характерна повышенная сейсмическая и часто вулканическая активность.
Литосферная плита – относительно устойчивый и внутренне монолитный участок литосферы (включающий земную кору океанического и материкового типов). Плиты разделены зонами повышенной сейсмической активности. Они перемещаются со скоростью 1-12 см/год по слою астеносферы от зон растяжения (рифтовых долин срединно-океанических хребтов) к зонам сжатия, где они сталкиваются между собой и их вещество частично погружается вглубь мантии или участвует в формировании орогенных (горных) поясов. Поскольку литосферные плиты движутся по сферической поверхности Земли, они совершают и вращательные движения вокруг определенных полюсов вращения. Помимо 7 наиболее крупных плит, впервые выделенных в 1968 г (Евразийской, Африканской, Индийской, Северо- и Южно-Американской, Тихоокеанской, Антарктической) существует значительное количество более мелких литосферных блоков, имеющих самостоятельное движение.
Различают три главных типа границ литосферных плит:
1. Дивергентные границы - плиты расходятся друг от друга.
2. Конвергентные границы - контактируют плиты, двигающиеся навстречу друг другу.
3. Трансформные границы - вдоль них происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой.
Дивергентные границы литосферных плит совпадают с рифтовыми долинами срединно-океанических хребтов. Здесь происходят излияния (в основном подводные) лав базальтового состава, выплавляющихся из мантии. В рифтовой долине каждая новая порция лавы, остывая и твердея, раздвигает в противоположные стороны литосферные плиты. Благодаря этому вновь образованная океанская кора отодвигается от срединно-океанических хребтов, подобно огромному конвейеру. Процесс растяжения литосферы и раздвигание жестких литосферных плит в области срединно-океанических хребтов называется " спредингом " (англ. растягивание, расширение). Скорость разрастания океанского дна колеблется от нескольких миллиметров до 18 см в год. По мере удаления от рифтовой зоны океанская кора становится холоднее и тяжелее, и постепенно опускается в астеносферу, а океан становится глубже.
Конвергентные границы. Поскольку радиус Земли не увеличивается, а океанической коры древнее 180 млн. лет не известно, должен существовать процесс, компенсирующий «разрастание» дна океанов. Разновидностью конвергентной границы являются зоны субдукции (от англ. погружение), например, по краям Тихого океана. Тяжелая и холодная океанская литосфера, подходя к более толстой но легкой континентальной, уходит под нее, как бы подныривает - поддвигается. Если в контакт входят две океанские плиты, то погружается более древняя, так как она тяжелее и холоднее, чем молодая литосферная плита. Зоны, где происходит субдукция, морфологически выражены глубоководными желобами. В зоне погружения океанской плиты, возникают напряжения, которые, разряжаясь, провоцируют землетрясения. Гипоцентры землетрясений маркируют границу между двумя плитами и образуют наклонную так называемую сейсмофокальную зону, погружающуюся под континентальную литосферу до глубин 700 км. Эту зону по имени американского сейсмолога X. Беньофа называют зоной Беньофа. Угол погружения океанских плит различный, вплоть до вертикального.
При погружение океанской литосферы на глубину 100-200 км (в зону высоких температур и давлений) из нее выделяются активные газовые компоненты и перегретые водные растворы. Эти флюиды вызывают плавление горных пород континентальной литосферы и образование магматических очагов, питающих вулканы островных дуг, развитых параллельно глубоководным желобам. Вулканические цепи располагаются тем ближе к глубоководному желобу, чем круче наклон субдуцирующей океанской литосферы. Край плиты, под которую погружается океанская, срезает скопившиеся на последней отложения, как нож бульдозера, деформирует их, сминает в складки. Этот комплекс пород присоединяется к континентальной плите в виде так называемого аккреционного клина (от англ.— приращение). Какая-то часть осадочных отложений при этом опускается вместе с плитой в глубины мантии. Погружающаяся океанская плита может также частично разрушить край континентальной литосферы и захватить ее фрагменты в мантию.
Кроме явления субдукции существует более редкий процесс, (абдукция), т. е. надвигание океанской литосферы на континентальную. Примером является огромный тектонический покров (размером 500 х 100 км) на восточной окраине Аравийского полуострова, сложенный типичной океанской корой, перекрывающей древние докембрийские толщи Аравийского щита.
Еще одни вариант конвергентной границы - коллизия или столкновение,двух континентальных плит, которые из-за относительной легкости слагающего их материала не могут погрузиться друг под друга, а сталкиваются, образуя горно-складчатый пояс с очень сложным внутренним строением. Например, так возникли Гималайские горы, когда 50 млн. лет назад Индостанская плита столкнулась с Азиатской. Аналогично сформировался Альпийский горно-складчатый пояс при коллизии Африкано-Аравийской и Евразийской континентальных плит.
Причиной относительного перемещения плит считается тепловая конвекция вещества в мантии. Рифтовые зоны располагаются над восходящими ветвями конвективных ячей. Зоны субдукции совпадают с нисходящими ветвями. Океаническая литосфера движется от рифтов к этим зонам, увлекаемая как конвейером горизонтальными участками этих ячей. В целом перемещение вещества Земли происходит по замкнутому контуру. Скорость конвективных потоков составляет от 1 до 3 см/год. В земной коре эти течения в замкнутых ячеях порождают тектонические движения в виде поднятий и опусканий, сжатия и растяжения. Они приводят к короблению поверхности материковых плит, их перемещению или дроблению.
Расчеты показывают, что за 5 миллиардов лет, которые существует планета Земля, все вещество мантии, по крайней мере, 12 – 15 раз полностью прошло цикл конвекции.